[論文レビュー] The H alpha Galaxy Survey V. The star formation history of late-type galaxies

P. A. James, M. Prescott+1 more|ArXiv.org|Apr 14, 2008

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 42被引用数 12

ひとこと要約

本研究では、117個の後期型ImおよびSm銀河の星形成歴をH𝛼およびRバンドの光度測定を用いて分析した。その結果、星形成はハッブル時間にわたり主に連続的であったことが判明し、強い爆発的星形成の兆候は認められなかった。現在の星形成率は、古くから存在する星形成と空間的に重なっており、その星形成率で138億年間も続ければ、全星質量を形成できる。また、ガス貯留域は、これ以上のハッブル時間にわたり星形成率を維持できる可能性がある。

ABSTRACT

This study of 117 low-redshift Im and Sm galaxies investigates the star formation rates of late-type galaxies, to determine whether they are quasi-continuous or dominated by bursts with quiescent interludes. We analyse the distribution of star formation timescales (stellar masses/star formation rates) for the entire sample, and of gas depletion timescales for those galaxies with gas mass measurements. We find that, on average, the late-type galaxies studied could have produced their total stellar masses by an extrapolation of their current star formation activity over a period of just under a Hubble time. This is not the case for a comparison sample of earlier-type galaxies, even those with disk-dominated morphologies and similar total stellar masses to the late-type galaxies. The earlier-type galaxies are on average forming their stars more slowly at present than the average rate over their past histories. No totally quiescent Im or Sm galaxies are found, and although some evidence of intrinsic variation in the star formation rate with time is found, this is typically less than a factor of 2 increase or decrease relative to the mean level. The Im and Sm galaxies have extensive gas reservoirs and can maintain star formation at the current rate for more than another Hubble time. The average spatial distribution of star formation in the Im galaxies, and to a lesser extent the Sm galaxies, is very similar to that of the older stellar population traced by the red light.

研究の動機と目的

• 後期型ImおよびSm銀河が連続的星形成を示すか、爆発的星形成が支配的かを特定すること。
• 現在の星形成率が観測された全星質量を説明できるかを評価すること。
• 現在の星形成（H𝛼）と古くから存在する星形成（Rバンド）の空間的相関を調査すること。
• バルジの有無が、銀河タイプにわたる星形成歴に与える影響を評価すること。
• ガス消費 timescale とその長期的星形成持続性への意味を検討すること。

提案手法

• 全星質量を現在の星形成率（M*/SFR）で割った比として星形成timescaleを計算した。
• Rバンドの光度測定と星形成パラメータ合成モデルを用いて、星質量および質量光度比を推定した。
• 観測されたR-KおよびJ-K色とモデル予測を比較し、星質量推定および星形成歴の仮定の妥当性を検証した。
• H𝛼およびRバンドの平均径方向プロファイルを分析し、現在の星形成と古くからの星形成の空間的分布を比較した。
• Westerbork観測によるH I質量測定を用いてガス消費timescaleを測定した。
• 星形成率およびガス消費timescaleの散らばりを統計的に分析し、星形成率の内在的変動性を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 後期型銀河における現在の星形成率は、ハッブル時間にわたり全星質量を形成できるか？
• RQ2 ImおよびSm銀河の星形成歴は、短時間の爆発的活動に支配されているか、それとも連続的活動が支配的か？
• RQ3 これらの銀河において、現在の星形成（H𝛼）と古くからの星形成（Rバンド）の空間的分布はどのように比較できるか？
• RQ4 ガス貯留域と現在の星形成率の持続可能性の関係は何か？
• RQ5 ディスク中心銀河におけるバルジの有無・無しは、星形成歴にどのような影響を及えるか？

主な発見

• サンプル全体の平均星形成timescaleは、わずかにハッブル時間未満（約138億年）であり、連続的星形成を示している。
• 完全に静止したImまたはSm銀河は検出されず、すべてが測定可能なレベルで継続的な星形成を示していた。
• H𝛼放射の空間的分布は、Rバンドの光度プロファイルとよく一致しており、現在の星形成と古くからの星形成が空間的に重なっていることを示している。
• ガス消費timescaleはハッブル時間を上回っており、現在の星形成率は138億年以上にわたり維持可能であることを示唆している。
• 星形成率の内在的変動は平均値の約1.8倍以内に限られており、星形成の「バースト性」は低いことが示された。
• 一定星形成を仮定した星形成パラメータ合成モデルは、観測された色および質量光度比を正確に再現していた。